Crean mano mecatrónica para comunicación gestual entre humanos y robots

ManoPla es una nueva y fascinante mano mecatrónica que permite una comunicación gestual más natural entre los robots humanoides y los humanos con los que interactúan.

El equipo detrás de esta innovación está formado por Miguel Hernando, Carlos Morillo, Alberto Brunete y Diego Guffanti. Los tres primeros son miembros del Centro de Automática y Robótica (CAR), un centro de investigación mixto de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), en España, mientras que Guffanti es de la Universidad UTE de Santo Domingo de los Tsáchilas en Ecuador.

El diseño de ManoPla es natural, autocontenido y de bajo peso, gracias a soluciones imaginativas y originales en su desarrollo.

El objetivo principal de esta mano mecatrónica es enriquecer la comunicación humano-robot, permitiendo que los robots guía o de asistencia puedan transmitir énfasis, sentimientos y emociones de una manera más natural y efectiva.

En la robótica social, se busca una interacción amigable y natural con el ser humano. La comunicación gestual puede ser tan rica e incluso más enfática que la verbal en una conversación con otra persona.

Por ello, en los últimos años, se han llevado a cabo muchos desarrollos e investigaciones centrados en mejorar la capacidad interactiva del robot.

El resultado de esta línea de investigación es ManoPla, cuyo prototipo actual funcional tiene 17 articulaciones controlables y 4 pasivas.

ManoPla cuenta con cuatro articulaciones en los dedos que son accionadas por tres motores, siguiendo el modelo propuesto por el astronauta humanoide Robonaut.

El pulgar, por su singularidad, controla las cuatro articulaciones con las que se ha modelado. Además, la palma puede combarse de una forma excepcional, emulando la morfología humana y sus movimientos naturalmente.

Debido a que ManoPla es totalmente autocontenida, el problema físico más relevante que se ha dado es la limitación del espacio.

Se han utilizado métodos de diseño mecatrónicos que combinan los tres campos tratados: mecánica, electrónica y programación, para elaborar el prototipo final totalmente funcional.

En este diseño, se aprovecha todo, como la placa electrónica estructural que lleva integrados todos los sensores posibles, adaptando la mecánica de los dedos y de los sensores para que esto sea posible.

Además, se han desarrollado soluciones específicas para lograr accionamientos elásticos con unos transductores articulares ópticos de configuración y diseño novedoso y específico.

El diseño del software ha sido estudiado en detalle para lograr un control absoluto en la mano robótica.

Gracias a la programación del microcontrolador a bajo nivel, se han optimizado los ciclos de ejecución y se han controlado las frecuencias de procesamiento de cada uno de los elementos.

Cada una de las piezas tanto de los dedos como de la palma forma parte de algún mecanismo interno, por lo que la apariencia final viene totalmente ligada por la funcionalidad.

ManoPla integra 17 motores y 17 sensores, y cuenta con 22 articulaciones, con su respectiva electrónica de potencia y su sistema de control.

Lo único que no integra es una batería dado que se considera que siempre tendrá que estar soportada por un brazo robótico a través del cual le llega la energía necesaria para su funcionamiento.

Fuente: Journal of Social Robotics